JP2014063621A - Diagnostic apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、診断装置及び方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a diagnostic apparatus and method.
従来、二次電池(蓄電池)の放電曲線を用いて内部状態量を推定する方法がある。この方法により推定された内部状態量をもとに、蓄電池の劣化状態を推定し、使用限界に対する余裕度を評価して蓄電池の残存価値の判断が行われている。 Conventionally, there is a method for estimating an internal state quantity using a discharge curve of a secondary battery (storage battery). Based on the internal state quantity estimated by this method, the deterioration state of the storage battery is estimated, and the remaining value of the storage battery is determined by evaluating the margin with respect to the use limit.
しかしながら、上述した従来技術では、誤差の影響により実際の値と大きく異る内部状態量が推定される場合があり、残存価値を正しく判断できない場合があった。また、誤差の影響を少なくしようとする場合は、蓄電池の使用履歴を逐次収集しておく必要があり、蓄電池の残存価値を容易にかつ正確に判断することは困難であった。 However, in the above-described prior art, an internal state quantity that is greatly different from an actual value may be estimated due to an error, and the residual value may not be correctly determined. Further, in order to reduce the influence of errors, it is necessary to collect storage battery usage histories sequentially, and it is difficult to easily and accurately determine the residual value of the storage battery.
上述した課題を解決するために、実施形態の診断装置は、異なる試験条件ごとに、充放電サイクル数に対する蓄電池の内部状態量の劣化特性を複数の試験サンプルから得た試験データを記憶する記憶手段と、診断対象の蓄電池に充放電を行った際に検出された前記蓄電池の内部状態量をもとに、前記試験データを参照して前記蓄電池で実際に充放電を行った履歴に相当する等価履歴を同定し、前記試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから前記同定された等価履歴の尤度を算出する第1の算出手段と、前記同定された等価履歴と、前記算出された尤度とを出力する出力手段と、を備える。 In order to solve the above-described problem, the diagnostic apparatus according to the embodiment stores, for each different test condition, test data obtained from a plurality of test samples, which are deterioration characteristics of the internal state quantity of the storage battery with respect to the number of charge / discharge cycles. And an equivalent equivalent to a history of actually charging / discharging the storage battery with reference to the test data, based on the internal state quantity of the storage battery detected when charging / discharging the storage battery to be diagnosed A first calculating means for identifying a history and calculating a likelihood of the identified equivalent history from data for a plurality of test samples included in the test data; the identified equivalent history; and the calculated Output means for outputting the likelihood.
また、実施形態の方法は、異なる試験条件ごとに、充放電サイクル数に対する蓄電池の内部状態量の劣化特性を複数の試験サンプルから得た試験データを記憶する記憶手段を備えた診断装置の方法であって、診断対象の蓄電池に充放電を行った際に検出された前記蓄電池の内部状態量をもとに、前記試験データを参照して前記蓄電池で実際に充放電を行った履歴に相当する等価履歴を同定し、前記試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから前記同定された等価履歴の尤度を算出する工程と、前記同定された等価履歴と、前記算出された尤度とを出力する工程とを含む。 In addition, the method of the embodiment is a method of a diagnostic apparatus provided with a storage unit that stores test data obtained from a plurality of test samples, with respect to the number of charge / discharge cycles, for each different test condition. It corresponds to the history of actually charging / discharging the storage battery with reference to the test data based on the internal state quantity of the storage battery detected when charging / discharging the storage battery to be diagnosed. Identifying an equivalent history, calculating a likelihood of the identified equivalent history from data for a plurality of test samples included in the test data, the identified equivalent history, and the calculated likelihood Output.
以下、添付図面を参照して実施形態の診断装置及び方法を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the diagnosis apparatus and method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる診断装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図1に示すように、蓄電池2の残存価値の判断は、蓄電池2の検査を行う検査装置3と、検査装置3の検出結果をもとに実際に蓄電池2の残存価値を診断する診断装置1とを有するコンピュータシステムで実現される。本実施形態において、コンピュータシステムの構成要素の一つである診断装置1は、処理機能に応じて装置をLAN(Local Area Network)、イントラネット等の通信ネットワーク(図示しない)を介して組み合わせた装置群で構成することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the diagnostic apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the determination of the residual value of the
診断装置1は、CPU100(Central Processing Unit)と、RAM(RWM)110(Random Access Memory(Read Write Memory))と、通信I/F120と、入力I/F130(Inter Face)と、出力I/F140と、ROM150(Read Only Memory)と、記憶部160と、タイマ170とを含む構成である。その他、USBメモリ等の外部記憶装置を装着するIF(インターフェース)を備えてもよい。診断装置1は、プログラムを実行し演算するコンピュータである。
The
診断装置1は、通信I/F120を介して検査装置3から電流値、電圧値などの蓄電池2の検査データを収集し、収集した検査データを用いて各種演算処理を行う。
The
CPU100は、ROM150に予め書き込んだ各プログラムをRAM110に読み出し、算出処理を行う演算処理部(マイクロプロセッサ)である。CPU100は、機能に合わせて複数のCPU群(マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ)で構成することができる。また、CPU100内にRAM機能をもった内蔵メモリを備えていてもよい。
The
RAM110は、CPU100がプログラムを実行するのに際して使用する記憶エリアであって、ワーキングエリアとして用いられるメモリである。RAM110は、処理に必要なデータを一次記憶させるのに好適である。
The
通信I/F120は、検査装置3とデータ授受を行う通信装置、通信手段である。例えば、ルーターがある。本実施形態では、通信I/F120と検査装置3との接続は有線通信のごとく記載しているが、各種無線通信網に代替することができる。また、通信I/F120と検査装置3との接続は一方向または双方向通信可能台数なネットワークを介して行われる形態であってもよい。
The communication I /
入力I/F130は、入力部131と診断装置1とを接続するインターフェースである。入力部131から送られてきた入力信号を変換し、CPU100が認識可能な信号に変換する入力制御機能を有していてもよい。入力I/F130は、端子等として必須の構成要素ではなく、直接診断装置1内の配線と接続されていてもよい。
The input I /
入力部131は、コンピュータ装置が一般に備えている各種キーボードやボタン等の入力制御を行う入力装置、入力手段である。その他、人の発する声を認識することにより、入力信号として認識または検出する機能を備えていてもよい。本実施形態では診断装置1の外部に設置しているが、診断装置1内に組み込まれている形態であってもよい。
The
出力I/F140は、表示部141と診断装置1とを接続するインターフェースである。CPU100から出力I/F140を介して表示部141の表示制御が行われてもよいし、グラフィックボードなど描画処理を行うLSI(Lage Scale Integrated Circuit)(GPU:Graphics Processing Unit)により表示制御が行われてもよい。表示制御機能として例えば、画像データを復号化するデコード機能がある。診断装置1は、出力I/F140を使用せず、診断装置1の内部に表示部141が直接接続される形態であってもよい。
The output I /
表示部141は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの出力装置、出力手段である。その他、音を発する機能を備えていてもよい。本実施形態では診断装置1の外部に設置しているが、表示部141は、診断装置1の内部に組み込まれていてもよい。
The display unit 141 is an output device such as a liquid crystal display, an organic EL (Electro Luminescence) display, or a plasma display, and an output unit. In addition, you may provide the function to emit a sound. In the present embodiment, the display unit 141 is installed outside the
ROM150は、各種プログラムを格納するメモリである。データの書き込みはできない非一次記憶媒体を用いることが好適であるが、データの読み出し、書き込みが随時できる半導体メモリ等の記憶媒体であってもよい。その他、画像データを表示部141にて人が認識可能な文字や図柄を表示させる表示プログラムや、蓄電池2の劣化情報等のコンテンツを通信I/F120を介して外部の端末に配信させるプログラム、取得したデータを記憶部160に予め定められた時間毎に記憶させる情報登録プログラムなどが格納されていてもよい。
The
記憶部160は、ハードディスクドライブ(HDD)などの不揮発性の記憶装置、記憶手段である。この他、不揮発性の記憶手段に限られることなくフラッシュメモリなどの半導体メモリを利用してもよいし、これらの半導体メモリと、HDDとを組み合わせた形態の記憶媒体であってもよい。本実施形態では、ROM150と記憶部160とは別の記憶媒体のごとく記載しているが、ROM150と記憶部160とを合わせて一の記憶部、記憶手段としてもよい。記憶部160には、CPU100が蓄電池2の診断の際に実行するアプリケーションプログラムや、劣化試験データ40、劣化特性DB22等(図2参照)の、CPU100の算出処理に必要な各種データが記憶されている。
The
タイマ170は、時間を計測するための時計である。タイマ170により計測した時刻を利用してCPU100は、蓄電池2の電流値、電圧値の計測、格納を行う。診断装置1は、タイマ170に代えて、通信ネットワークを介して時間を取得する形態であってもよいし、タイマ170による計測と通信ネットワークから得られる時刻とから現在時刻を算出する形態であってもよい。
The timer 170 is a clock for measuring time. Using the time measured by the timer 170, the
検査装置3は、診断装置1からの命令を受け、診断対象の蓄電池2の現在の複数の内部状態量を検出するための特性検査、すなわち診断対象の蓄電池2の充放電や抵抗測定、容量測定、温度測定などを行い、その検査データを診断装置1に送る。
The
図2は、第1の実施形態にかかる診断装置1の機能構成を示すブロック図である。診断装置1は、CPU100が記憶部160に記憶されたアプリケーションプログラムをRAM110に展開して順次実行することで、残存価値診断部10と、劣化特性算出・管理部20と、状態量検出部30としての機能を実現する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
状態量検出部30は、検査装置3から受け取った蓄電池2の検査データを用いて、蓄電池2の内部状態量を検出し(詳細は後述する)、その検出結果を劣化特性算出・管理部20と残存価値診断部10に入力する。
The state
劣化特性算出・管理部20は診断制御部11からの指令を劣化特性管理部23が受けて、劣化特性算出部21は、劣化試験データ40から異なる試験条件ごとに測定した試験データを入手する。この試験データは、異なる試験条件(例えば1C、2C、3Cなどの充放電条件、25℃、35℃、45℃などの温度条件等)ごとに、充放電サイクル数に対する蓄電池の内部状態量の劣化特性を複数の試験サンプル(複数の蓄電池)から得たデータである。劣化試験データ40は、異なる試験条件ごとに、複数の試験サンプルから得た劣化特性を記憶する記憶手段である。
The degradation characteristic calculation /
劣化特性算出部21は、入手した試験データを状態量検出部30に与えて複数の内部状態量を検出させる。状態量検出部30における複数の内部状態量の算出結果は、劣化特性算出部21に入力される。劣化特性算出部21は、入力された算出結果を、劣化試験データ40から入手した充放電サイクル数と対応付けて試験条件ごとに整理して、劣化特性DB22に格納する。
The deterioration
診断制御部11は、診断対象の蓄電池2の複数の内部状態量を検査装置3により検出すると、劣化特性管理部23に問い合わせを行う。劣化特性管理部23は、診断制御部11の問い合わせに応じて、劣化特性DB22から、複数の試験サンプルで行われた試験条件ごとに、格納された複数の内部状態量を充放電サイクル数に対応させて入手し、等価履歴・尤度算出部12に送付する。
The diagnosis control unit 11 inquires of the deterioration
残存価値診断部10は、診断制御部11と、等価履歴・尤度算出部12と、存在確率分布算出部13と、残存価値算出部14と、診断結果表示部15とを備える。診断制御部11は、蓄電池2の残存価値の診断処理を統合的に進行させる。等価履歴・尤度算出部12は、蓄電池2に充放電を行った際に検出された内部状態量をもとに、試験データを参照して蓄電池で実際に充放電を行った履歴に相当する等価履歴を同定し、試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから同定された等価履歴の尤度(同定尤度)を算出する。存在確率分布算出部13は、等価履歴・尤度算出部12で算出された同定尤度をもとに、同定された等価履歴の存在確率分布を算出する。残存価値算出部14は、存在確率分布算出部13で算出された存在確率分布と、蓄電池2の使用限界として記憶部160の各種データなどに予め設定された限界値(使用限界水準)との比較結果をもとに、蓄電池2の残存価値を算出する。診断結果表示部15は、等価履歴・尤度算出部12、存在確率分布算出部13、残存価値算出部14による算出結果(診断結果)を表示部141の表示画面に表示させる。
The residual
具体的には、診断制御部11は、蓄電池2が検査装置3に装着された後、蓄電池2の残存価値の診断を開始する。診断制御部11は、検査装置3に命令を送って、蓄電池2の特性検査を行わせる。次いで、診断制御部11は、状態量検出部30での内部状態量の検出が終了すると、その内部状態量を等価履歴・尤度算出部12に通知させる。また、劣化特性算出・管理部20の劣化特性管理部23に命じて、劣化特性DB22から、充放電サイクル数と対応付けられた各試験条件の内部状態量のデータを等価履歴・尤度算出部12に送付させる。
Specifically, the diagnosis control unit 11 starts diagnosing the residual value of the
等価履歴・尤度算出部12は、状態量検出部30から内部状態量の情報を得ると同時に、劣化特性DB22から、充放電サイクル数と対応付けられた各試験条件の内部状態量のデータを入手する。等価履歴・尤度算出部12は、蓄電池2の内部状態量を、各試験条件の内部状態量の試験データと照会することで、蓄電池2の等価履歴として、蓄電池2の温度条件(等価温度条件)、実際に充放電を行った充放電条件(等価充放電条件)における、実際に充放電を行ったサイクル数に相当する等価サイクル数などを同定する。次いで、等価履歴・尤度算出部12は、試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから同定された等価履歴の同定尤度を確率分布として算出する。
The equivalent history /
存在確率分布算出部13は、等価履歴・尤度算出部12において同定された等価履歴である、等価温度条件、等価充放電条件における等価サイクル数に応じた複数の内部状態量の劣化特性を劣化特性管理部23に問い合わせる。劣化特性管理部23は、劣化特性DB22から、等価履歴・尤度算出部12において同定された等価履歴である、等価温度条件、等価充放電条件における等価サイクル数に応じた複数の内部状態量の劣化特性を劣化特性DB22より入手し、存在確率分布算出部13に送付する。
The existence probability
存在確率分布算出部13は、等価履歴・尤度算出部12において同定された等価履歴である、等価温度条件、等価充放電条件における等価サイクル数と対応付けられた複数の内部状態量を、蓄電池2の容量、内部抵抗値などの代表的な指標値に換算し、等価履歴・尤度算出部12において同定された等価サイクル数における指標値を算出する。また、等価履歴・尤度算出部12において算出された同定尤度をもとに、算出された指標値における存在確率分布を求める。
The existence probability
残存価値算出部14は、診断制御部11から蓄電池2の使用用途に即した使用限界水準を入手し、存在確率分布算出部13で算出された等価サイクル数における指標値と、存在確率分布を用いて、使用限界水準と比較することで、蓄電池2の現在の残存価値を算出する。より具体的には、存在確率分布が使用限界水準を超えた割合、等価サイクル数における指標値と使用限界水準との距離が、残存価値を決める変数となる。
The residual
診断結果表示部15は、残存価値算出部14で算出された蓄電池2の現在の残存価値を、存在確率分布と使用限界水準との関係や、使用限界水準を超えた存在確率分布の割合などの数値として、表示部141の表示画面に表示する。上述した動作シーケンス(残存価値診断処理)は、残存価値診断部10の診断制御部11によって進行が制御される。
The diagnosis
図3は、残存価値診断処理の一例を示すフローチャートである。図3に示すように、診断制御部11は、診断対象の蓄電池2が検査装置3に装着されたことを確認して、残存価値診断処理を開始する(S101)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the residual value diagnosis process. As illustrated in FIG. 3, the diagnosis control unit 11 confirms that the
次いで、診断制御部11は、検査装置3を制御して所定の充電条件における蓄電池2の充放電曲線を取得し、検査装置3は、取得した充放電曲線をもとに、蓄電池2の複数の内部状態量を検出する(S102)。この内部状態量は、例えば特許第3669673号公報に記載されるような公知技術を用いて検出できる。より具体的には、図4に例示した放電曲線を用いて、各種データとして予め準備された図5に例示したパラメータ及び物理定数で放電曲線を表現するモデルにより、そのパラメータを推定して行うことができる。また、図6に示すように、充電曲線から同様のモデルによって内部状態量として、電極の活物質Aの容量、活物質Bの容量、抵抗値などの複数の内部状態量を推定することができる。
Next, the diagnosis control unit 11 controls the
一方、予め状態量検出部30を用いて劣化試験データ40の試験データが処理され、劣化特性算出・管理部20において、温度条件、充放電条件ごとに充放電サイクルに対する複数の内部状態量の劣化特性が劣化特性DB22に格納されている。S102に次いで、等価履歴・尤度算出部12は、この劣化特性DB22を用いて、検出された蓄電池2の複数の内部状態量と比較し、最も尤度の高い等価履歴を同定し、その同定した等価履歴の同定尤度を算出する(S103)。
On the other hand, the test data of the
図7は、試験データの一例を示す図である。劣化特性DB22に格納される、温度条件、充放電条件ごとに充放電サイクルに対する複数の内部状態量の劣化特性は、図7のような形で管理される。より具体的には、複数の試験サンプル(蓄電池)の試験データ(図中の丸印)をもとに、算出された複数の内部状態量が、離散的な充放電サイクル数間隔で測定されている。図7では、温度条件35℃、充放電条件1C(1時間で充放電サイクル1回)での試験データを示している。複数の試験サンプルの試験データにおいて、測定が行われた離散的な充放電サイクル数での測定結果には、ばらつきがある。なお、図中の実線は、中央値を結んだ近似曲線であり、点線は、標準偏差±σの点を線形補間した曲線である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of test data. The deterioration characteristics of a plurality of internal state quantities with respect to the charge / discharge cycle for each temperature condition and charge / discharge condition stored in the deterioration
図8は、等価履歴の同定を例示する図である。図7のような内部状態量の劣化特性に対し、等価履歴の同定は図8に示すように行われる。具体的には、それぞれの内部状態量(活物質Aの容量、活物質Bの容量、抵抗値など)ごとに、検出された値に対応する充放電サイクル数が求められる。 FIG. 8 is a diagram illustrating identification of equivalent history. For the deterioration characteristics of the internal state quantity as shown in FIG. 7, the identification of the equivalent history is performed as shown in FIG. Specifically, the number of charge / discharge cycles corresponding to the detected value is determined for each internal state quantity (capacity of active material A, capacity of active material B, resistance value, etc.).
ここで、検出される内部状態量がs1、s2、s3の3つである場合を例示する。この図7のような内部状態量の劣化特性に対して、等価履歴は図8のように同定される。具体的には、それぞれ内部状態量ごとに、検出された値に対応する放充電サイクル数が求められる。例えば、活物質Aの容量(s1)、活物質Bの容量(s2)、抵抗値(s3)として検出された値に対応する充放電サイクル数をそれぞれN1、N2、N3とすると、温度条件Tp、充放電条件Ccrgとした時の同定誤差Eeqは次の式(1)で求められる。 Here, a case where the detected internal state quantities are three of s1, s2, and s3 is illustrated. With respect to the deterioration characteristic of the internal state quantity as shown in FIG. 7, the equivalent history is identified as shown in FIG. Specifically, the number of charge / discharge cycles corresponding to the detected value is obtained for each internal state quantity. For example, assuming that the number of charge / discharge cycles corresponding to the values detected as the capacity (s1) of the active material A, the capacity (s2) of the active material B, and the resistance value (s3) are N1, N2, and N3, respectively, the temperature condition Tp The identification error Eeq when charging / discharging condition Ccrg is obtained is obtained by the following equation (1).
なお、N1、N2、N3はそれぞれの内部状態量が図7の劣化特性の中心線に対応した等価サイクル数のして次の式で求められる。
N1=Ncyc(Tp、s1)
N2=Ncyc(Tp、s2)
N3=Ncyc(Tp、s3)
Note that N1, N2, and N3 are obtained by the following equations, with the respective internal state quantities being equivalent cycle numbers corresponding to the center line of the deterioration characteristics of FIG.
N1 = Ncyc (Tp, s1)
N2 = Ncyc (Tp, s2)
N3 = Ncyc (Tp, s3)
また、それぞれの内部状態量s1、s2、s3におうじた同定尤度が図8のように中央値を結んだ近似曲線に対する標準偏差±σの点を線形補間した曲線との関係で、その間隔が2σとなるように、σ1、σ2、σ3が求められる。 Also, the interval between the internal state quantities s1, s2, and s3 in relation to the curve obtained by linear interpolation of the points of standard deviation ± σ with respect to the approximate curve in which the median is connected as shown in FIG. Σ1, σ2, and σ3 are determined so that becomes 2σ.
また、等価サイクル数Neqは、この同定誤差Eeqを最小化する値として次の式(2)により決定される。 The equivalent cycle number Neq is determined by the following equation (2) as a value that minimizes the identification error Eeq.
上述した式(1)、(2)を満たすように、等価サイクル数Neqは、温度条件(Tp)、充放電条件(Ccrg)ごとに求められる。劣化特性DB22に格納される温度条件が25℃、35℃、45℃の3種類、充放電条件が1C、3Cの2種類の場合、それぞれ計6つの等価サイクル数Neqと同定誤差Eeqとが求められ、このうち最も同定誤差Eeqが小さい場合の等価サイクル数Neqが同定結果として採用される。そして、その同定された等価サイクル数Neqの温度条件及び充放電条件が、等価温度条件及び等価充放電条件として決定(同定)される。図8では、等価温度条件として35℃、等価充放電条件として1C充放電が同定されたことを示している。
The equivalent cycle number Neq is determined for each temperature condition (Tp) and charge / discharge condition (Ccrg) so as to satisfy the above-described equations (1) and (2). When the temperature conditions stored in the deterioration
図9は、等価履歴の同定尤度の算出を例示する図である。図9に示すように、同定尤度の算出は、同定された等価履歴(等価サイクル数、等価温度条件及び等価充放電条件)における同定尤度を正規分布として等価サイクル上に存在させた場合の、全ての分布を包括する正規分布を同定尤度分布として求める。ここで、σAは活物質Aについての標準偏差、σBは活物質Bについての標準偏差、σRは抵抗値についての標準偏差としている。 FIG. 9 is a diagram illustrating the calculation of the identification likelihood of the equivalent history. As shown in FIG. 9, the identification likelihood is calculated when the identification likelihood in the identified equivalent history (number of equivalent cycles, equivalent temperature condition and equivalent charge / discharge condition) is present on the equivalent cycle as a normal distribution. Then, a normal distribution including all distributions is obtained as an identification likelihood distribution. Here, σA is the standard deviation for the active material A, σB is the standard deviation for the active material B, and σR is the standard deviation for the resistance value.
同定尤度は、図9のように、求めた等価温度条件、等価充放電条件における、各内部状態量の同定尤度としてσ1、σ2、σ3を標準偏差として持つ正規分布として等価サイクル数上のN1、N2、N3を中心に存在させた場合の、すなわちN1、N2、N3を中心に分散をσ1^2、σ2^2、σ3^2とした正規分布として存在させた場合の、全ての分布を包含する正規分布を同定尤度分布として求める。この同定尤度分布の標準偏差をσeqとする。
As shown in FIG. 9, the identification likelihood is a normal distribution having σ1, σ2, and σ3 as standard deviations as identification likelihoods of the respective internal state quantities in the obtained equivalent temperature condition and equivalent charge / discharge condition. All distributions when N1, N2, and N3 exist in the center, that is, when distributions exist as normal distributions with
図10は、等価サイクル数の同定と、同定尤度の算出との一例を示すフローチャートである。図10に示すように、S201において、等価サイクル数の同定と、その同定尤度の算出が開始されると、診断制御部11は、劣化特性DB22の充電レートCcrgを1つ選択する(S202)。次いで、診断制御部11は、検出した内部状態量の数をmとし(S203)、劣化特性DB22に登録されたp種類の温度条件のうち1つの温度条件を選択する(S204)。 FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of identification of the number of equivalent cycles and calculation of identification likelihood. As shown in FIG. 10, when the identification of the number of equivalent cycles and the calculation of the identification likelihood are started in S201, the diagnosis control unit 11 selects one charging rate Ccrg in the deterioration characteristic DB 22 (S202). . Next, the diagnosis control unit 11 sets the number of detected internal state quantities to m (S203), and selects one temperature condition among the p kinds of temperature conditions registered in the deterioration characteristic DB 22 (S204).
次いで、等価履歴・尤度算出部12は、選択した温度条件Tpにおいてm個の内部状態量の等価サイクル数(Ncyc(Tp,sm))を求めて、その相対誤差Eeq(Tp,Ccrg)を求める(S205)。
Next, the equivalent history /
次いで、診断制御部11は、p個全ての温度条件に対して、Eeqを求めたか否かを判定し(S206)、求めていない場合(S206:NO)はS204へ処理を戻す。例えば、25℃、35℃、45℃の温度条件が劣化特性DB22に登録されている場合、その3種類の温度条件に対して相対誤差Eeq(Tp,Ccrg)を求める。p個全ての温度条件に対してEeqを求めた場合(S206:YES)、等価履歴・尤度算出部12は、相対誤差Eeq(Tp,Ccrg)が最小となる温度条件を等価温度条件とし、等価サイクル数Neqを選択(同定)する(S207)。
Next, the diagnosis control unit 11 determines whether or not Eeq has been obtained for all p temperature conditions (S206). If not obtained (S206: NO), the process returns to S204. For example, when temperature conditions of 25 ° C., 35 ° C., and 45 ° C. are registered in the deterioration
次いで、等価履歴・尤度算出部12は、等価サイクル数Neqと、Ncyc(Tp,sm)の相対誤差から同定尤度を確率密度として算出し(S208)、等価サイクル数、等価温度と、同定尤度の標準偏差σeqを特定する(S209)。この等価サイクル数、等価温度と、同定尤度の標準偏差σeqの特定により、診断制御部11は、等価サイクル数の同定と、同定尤度の算出を終了する(S210)。
Next, the equivalent history /
図3に戻り、S103に次いで、存在確率分布算出部13は、劣化特性DB22を用いて等価履歴と同定尤度から存在確率分布を算出する(S104)。具体的には、同定された等価履歴のうち、等価温度条件、等価充放電条件における複数の内部状態量のデータが、劣化特性DB22より読み出され、蓄電池2の代表的な指標値に関数変換されて、等価サイクル数における指標値が算出される。また、同定尤度に応じて、指標値における存在確率分布が求められる。
Returning to FIG. 3, following S103, the existence probability
図11は、蓄電池2の容量の存在確率分布の算出と表示を例示する概念図である。図12は、蓄電池2の抵抗値の存在確率分布の算出と表示を例示する概念図である。図11、図12に示すように、等価サイクル数の同定尤度をもとに、関数変換された蓄電池2の容量についての存在確率分布G1、蓄電池2の抵抗値の存在確率分布G2を求める。なお、蓄電池2の容量は、活物質Aと活物質Bが蓄電池2の電極の主要な3つの活物質の容量の場合、活物質A、Bの容量の和で表現できる。
FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating the calculation and display of the existence probability distribution of the capacity of the
例えば、等価サイクル数が、等価温度条件35℃における値として求められた場合、35℃における指標値の劣化特性が、劣化特性DB22より引き出され、等価サイクル数Neqにおける代表的な指標値、すなわち容量と内部抵抗値を中心に、それぞれNeq±σeqのサイクル数における容量と内部抵抗値を1σとする正規分布が存在確率分布として求められる。
For example, when the equivalent cycle number is obtained as a value at an equivalent temperature condition of 35 ° C., the deterioration characteristic of the index value at 35 ° C. is derived from the deterioration
次いで、残存価値算出部14は、存在確率分布算出部13により算出された指標値、及びこの指標値における存在確率分布を使用限界水準と比較し、存在確率分布が使用限界水準を超える割合(存在確率分布G1、G2の総面積に対する使用限界水準を跨いだ面積の割合)、あるいは使用限界水準と中央値との距離によって、蓄電池2の残存価値を算出する(S105)。次いで、診断結果表示部15は、残存価値算出部14により算出された残存価値を表示部141の表示画面Gに表示させ(S106)、診断制御部11は残存価値判断を終了する(S107)。
Next, the residual
具体的には、図11、12に示すように、蓄電池2の容量、抵抗値の存在確率分布G1、G2と使用限界水準とのグラフを表示画面Gに表示して比較可能とする。ユーザは、上述した表示画面Gを確認することで、蓄電池2の残存価値を容易に把握できる。
Specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, a graph of the capacity and resistance value existence probability distributions G1 and G2 of the
図13、14、15、16は、残存価値の診断結果の出力を例示する概念図である。図11、12では、蓄電池2の容量、抵抗値の存在確率分布G1、G2と使用限界水準とのグラフを表示画面Gに表示して視覚的に比較する構成としたが、図13、14に示すように、実際に算出した定量的な値を表示画面Gに表示してもよい。
13, 14, 15, and 16 are conceptual diagrams illustrating the output of the residual value diagnosis result. 11 and 12, the capacity and resistance value existence probability distributions G <b> 1 and G <b> 2 of the
また、診断対象の蓄電池2が複数の(q個)の蓄電セルから構成される場合は、代表等価充放電条件、代表等価温度での不適合率を図15のように表示画面Gに表示してもよい。
Further, when the
また、図16に示すように、存在確率分布を求めずに、等価サイクル数Neq+σeqにおける指標値G4を最悪条件での現在の蓄電池2の残存価値として表示画面Gに表示し、使用限界水準との距離で残存価値を評価してもよい。
Further, as shown in FIG. 16, without obtaining the existence probability distribution, the index value G4 at the equivalent cycle number Neq + σeq is displayed on the display screen G as the remaining value of the
図17は、蓄電池2の容量と抵抗値の存在確率分布の表示を例示する概念図である。存在確率分布算出部13により算出された指標値として2つの指標値があり、この指標値における存在確率分布が算出されている場合は、図17に示すように、算出された2つの指標値の存在確率分布を、その2つの指標値を2軸とする平面上に表示出力してもよい。具体的には、蓄電池2の容量、抵抗値の存在確率分布G1、G2をもとに、同値の存在確率密度G3を線で結んだ形(図示例では楕円形)の平面図を表示画面Gに表示してもよい。この場合は、蓄電池2の容量、抵抗値における存在確率密度G3より、蓄電池2の残存価値を容易に把握できる。
FIG. 17 is a conceptual diagram illustrating the display of the existence probability distribution of the capacity and resistance value of the
(第2の実施形態)
図18は、第2の実施形態にかかる診断装置1の機能構成を示すブロック図である。図18に示すように、第2の実施形態では、記憶部160などに記憶される診断結果DB5を備えることが、第1の実施形態と相違する。診断結果DB5は、状態量検出部30で検出された蓄電池2の内部状態量を、等価履歴・尤度算出部12で同定された等価履歴に対応付けて記録する記録手段である。
(Second Embodiment)
FIG. 18 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
図19は、残存価値診断処理の一例を示すフローチャートである。より具体的には、図19は、図3に例示した残存価値診断処理(S110)の他に、状態量検出部30で検出された蓄電池2の内部状態量を、等価履歴・尤度算出部12で同定された等価履歴に対応付けて記録する工程を含むフローチャートである。図19に示すように、図3に例示した残存価値診断処理(S110)を行った後、診断制御部11の命令により劣化特性算出・管理部20は、状態量検出部30で検出(推定)された蓄電池2の内部状態量を、等価履歴・尤度算出部12で同定された等価履歴(例えば等価サイクル数)と対応付けて診断結果DB5に記録する(S111)。
FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of the residual value diagnosis process. More specifically, FIG. 19 shows, in addition to the residual value diagnosis process (S110) illustrated in FIG. 3, the internal state quantity of the
等価履歴・尤度算出部12は、状態量検出部30から内部状態量の情報を得ると同時に、劣化特性DB22から、充放電サイクル数と対応付けられた各試験条件の内部状態量のデータと、診断結果DB5に記録されたデータと照会することで、蓄電池2の等価履歴として、蓄電池2の温度条件(等価温度条件)、実際に充放電を行った充放電条件(等価充放電条件)における、実際に充放電を行ったサイクル数に相当する等価サイクル数などを同定する。次いで、等価履歴・尤度算出部12は、試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータに診断結果DB5に記録されたデータを加え、同定された等価履歴の同定尤度を確率分布として算出する。すなわち、第2の実施形態では、S110で得た診断結果を、新たな試験データの一つとして再利用する構成である。
The equivalent history /
図20は、診断結果の再利用を例示する概念図である。図20に示すように、第2の実施形態では、劣化試験データ40に含まれる試験サンプル分のデータ(等価サイクル数Neq以外の丸印)以外に、S111で同定された等価サイクル数Neqに対応したデータ(検査結果における丸印)を新たな試験データの一つとして再利用できる。このため、蓄電池2の残存価値の診断を行う度に、試験サンプルとしてのデータを充実させることができる。
FIG. 20 is a conceptual diagram illustrating the reuse of diagnosis results. As shown in FIG. 20, in the second embodiment, in addition to the data for the test sample included in the deterioration test data 40 (circles other than the equivalent cycle number Neq), it corresponds to the equivalent cycle number Neq identified in S111. The data (circles in the inspection results) can be reused as one of the new test data. For this reason, every time the residual value of the
(変形例)
上述した第1、第2の実施形態では、1つの充放電条件に応じて等価履歴を求めている。変形例では、複数の充放電条件に対してそれぞれ等価履歴を求め、その結果を総合して蓄電池2の残存価値を求める。具体的には、1Cの充放電条件における等価サイクル数と、3Cの充放電条件における等価サイクル数とを求め、それぞれの同定尤度を算出する。次いで、それぞれの同定尤度を比較して、同定尤度の標準偏差が小さい方の診断結果を採用する。
(Modification)
In the first and second embodiments described above, the equivalent history is obtained according to one charge / discharge condition. In the modified example, the equivalent history is obtained for each of the plurality of charge / discharge conditions, and the results are combined to obtain the residual value of the
具体的には、図21に示すように、1Cの充放電条件における等価サイクル数と、3Cの充放電条件における等価サイクル数とについて診断を行う。図21の例では、3Cの充放電条件の方が容量の不適合度(%)が高い値である。ここで、1Cの充放電条件の方が同定尤度の標準偏差が小さい場合は、1Cの不適合度(%)がより確度の高い残存価値として採用される。このため、より正確に残存価値の判断を行うことができる。 Specifically, as shown in FIG. 21, a diagnosis is performed on the number of equivalent cycles under 1C charge / discharge conditions and the number of equivalent cycles under 3C charge / discharge conditions. In the example of FIG. 21, the charge / discharge condition of 3C has a higher capacity nonconformity (%). Here, when the standard deviation of the identification likelihood is smaller under the charge / discharge condition of 1C, the nonconformity (%) of 1C is adopted as the residual value with higher accuracy. For this reason, the residual value can be determined more accurately.
また、算出した残存価値を蓄電池2の充放電を制御するマイクロコントローラなどに通知してもよい。この場合は、例えば、マイクロコントローラなどで複数の蓄電池2の充放電を制御する際に、その通知を参照して残存価値の高い(劣化の少ない)蓄電池2を充放電に使用するように、充放電を行う蓄電池2を決定することで、複数の蓄電池2の残存価値を一様なものとすることができる。
Further, the calculated residual value may be notified to a microcontroller or the like that controls charging / discharging of the
なお、上述した蓄電池2の内部状態量は、代表的な指標値である容量、内部抵抗値そのものであってもよい。また、内部状態量ごとの同定尤度が大きすぎて信頼できる内部状態量が複数なく、1つである場合、その1つの内部状態量を用いて蓄電池2の残存価値を診断してもよい。なお、このとき等価サイクル数の同定尤度は、確率分布を持たず、一意に指標値から求められるので、残存価値は、求めた指標値と使用限界水準との距離によって決定される。
In addition, the internal state quantity of the
また、蓄電池2の内部状態量や、指標値の劣化特性が対応付けられる充放電サイクル数は、蓄電池2が試験的に経験した温度条件を時間積分した累積熱時間であっても構わないし、単なる時間であっても構わない。
Further, the number of charge / discharge cycles associated with the internal state quantity of the
なお、本実施形態の診断装置1で実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。本実施形態の診断装置1で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
Note that the program executed by the
さらに、本実施形態の診断装置1で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の診断装置1で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
Furthermore, the program executed by the
本実施形態の診断装置1で実行されるプログラムは、上述した機能構成を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記ROMからプログラムを読み出して実行することにより上述した機能構成が主記憶装置上にロードされ、主記憶装置上に生成されるようになっている。
The program executed by the
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…診断装置、2…蓄電池、3…検査装置、5…診断結果DB、10…残存価値診断部、11…診断制御部、12…等価履歴・尤度算出部、13…存在確率分布算出部、14…残存価値算出部、15…診断結果表示部、20…劣化特性算出・管理部、21…劣化特性算出部、22…劣化特性DB、23…劣化特性管理部、30…状態量検出部、40…劣化試験データ、100…CPU、110…RAM、120…通信I/F、130…入力I/F、131…入力部、140…出力I/F、141…表示部、150…ROM、160…記憶部、170…タイマ、G…表示画面、G1、G2…存在確率分布、G3…存在確率密度、Neq…等価サイクル数
DESCRIPTION OF
Claims (9)
診断対象の蓄電池に充放電を行った際に検出された前記蓄電池の内部状態量をもとに、前記試験データを参照して前記蓄電池で実際に充放電を行った履歴に相当する等価履歴を同定し、前記試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから前記同定された等価履歴の尤度を算出する第1の算出手段と、
前記同定された等価履歴と、前記算出された尤度とを出力する出力手段と、
を備える診断装置。 Storage means for storing test data obtained from a plurality of test samples for the deterioration characteristics of the internal state quantity of the storage battery with respect to the number of charge / discharge cycles for each different test condition;
Based on the internal state quantity of the storage battery detected when charging / discharging the storage battery to be diagnosed, an equivalent history corresponding to the history of actually charging / discharging the storage battery with reference to the test data is obtained. First calculating means for identifying and calculating the likelihood of the identified equivalent history from data for a plurality of test samples included in the test data;
Output means for outputting the identified equivalent history and the calculated likelihood;
A diagnostic device comprising:
請求項1に記載の診断装置。 The equivalent history is at least one of the number of equivalent cycles corresponding to the number of cycles actually charged / discharged, the temperature condition of the storage battery, and the charge / discharge conditions corresponding to the charge / discharge conditions actually charged / discharged. ,
The diagnostic device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の診断装置。 The first calculation means is an equivalent that minimizes an error between each of the equivalent histories based on the detected plurality of internal state quantities and a center value for a plurality of test samples included in the test data. Identify in history,
The diagnostic device according to claim 1 or 2.
前記出力手段は、前記算出された存在確率分布を出力する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の診断装置。 Based on the calculated likelihood, further comprising second calculating means for calculating an existence probability distribution of the identified equivalent history;
The output means outputs the calculated existence probability distribution;
The diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 3.
前記出力手段は、前記算出された内部状態量の存在確率分布を出力する、
請求項4に記載の診断装置。 The second calculating means calculates an existence probability distribution of the internal state quantity of the storage battery based on the calculated existence probability distribution;
The output means outputs an existence probability distribution of the calculated internal state quantity;
The diagnostic device according to claim 4.
前記出力手段は、前記算出された2つの内部状態量の存在確率分布を、当該2つの内部状態量を2軸とする平面上に表示出力する、
請求項5に記載の診断装置。 The second calculation means calculates an existence probability distribution of two internal state quantities of the storage battery based on the calculated existence probability distribution,
The output means displays and outputs the calculated existence probability distribution of the two internal state quantities on a plane having the two internal state quantities as two axes.
The diagnostic device according to claim 5.
前記出力手段は、前記算出された残存価値を出力する、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の診断装置。 Based on a comparison result between the calculated existence probability distribution and a limit value set in advance as a use limit of the storage battery, further comprising third calculation means for calculating a residual value of the storage battery;
The output means outputs the calculated residual value;
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 6.
前記第1の算出手段は、前記試験データとともに前記記録された診断結果データを参照して前記等価履歴を同定し、前記試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータと、前記記録された診断結果データとをもとに、前記同定された等価履歴の尤度を算出する、
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の診断装置。 A recording means for recording diagnostic result data in which the detected internal state quantity is associated with the identified equivalent history;
The first calculation means identifies the equivalent history with reference to the recorded diagnosis result data together with the test data, data for a plurality of test samples included in the test data, and the recorded diagnosis Based on the result data, the likelihood of the identified equivalent history is calculated.
The diagnostic device according to any one of claims 1 to 7.
診断対象の蓄電池に充放電を行った際に検出された前記蓄電池の内部状態量をもとに、前記試験データを参照して前記蓄電池で実際に充放電を行った履歴に相当する等価履歴を同定し、前記試験データに含まれる複数の試験サンプル分のデータから前記同定された等価履歴の尤度を算出する工程と、
前記同定された等価履歴と、前記算出された尤度とを出力する工程と、
を含む方法。 A method of a diagnostic device comprising a storage means for storing test data obtained from a plurality of test samples for the deterioration characteristics of the internal state quantity of the storage battery with respect to the number of charge / discharge cycles for different test conditions,
Based on the internal state quantity of the storage battery detected when charging / discharging the storage battery to be diagnosed, an equivalent history corresponding to the history of actually charging / discharging the storage battery with reference to the test data is obtained. Identifying and calculating the likelihood of the identified equivalent history from the data for a plurality of test samples included in the test data;
Outputting the identified equivalent history and the calculated likelihood;
Including methods.
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